Используя моделирование, ученые предполагают, что возможно производить материю в лабораторных условиях исключительно с использованием лазеров. В частности, имеющаяся в настоящее время мощность лазеров может создать условия для фотон-фотонных столкновений, являющихся ключевым механизмом формирования материи во Вселенной. Будущие эксперименты, основанные на этом исследовании, могут привести к проверке различных теорий, касающихся состава Вселенной.
Согласно известному уравнению Эйнштейна (E=mc2), энергия может превращаться в массу при воздействии света. В данном контексте, материя может возникнуть из света путем фотон-фотонных столкновений, включая разгон ионов металлов, таких как золото, до высоких скоростей. Этот процесс может породить материю и антиматерию, аналогично событиям во время Большого взрыва. Важно отметить, что, хотя такие явления уже наблюдались в пульсарах, они еще не были проведены в лабораторных условиях из-за высокой мощности лазеров.
Однако исследователи из Университета Осаки и Калифорнийского университета в Сан-Диего утверждают, что подобный эксперимент может быть осуществлен с использованием существующих лазеров и простой конфигурации. Их моделирование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, демонстрирует возможность проведения фотон-фотонных столкновений с текущей лазерной интенсивностью.
В новом исследовании показано, что взаимодействие с интенсивным электромагнитным полем, созданным лазером, может привести к самоорганизации плазмы и формированию фотонного коллайдера. Этот процесс генерирует интенсивные гамма-лучи, превышающие по плотности и энергии лазерные фотоны в несколько раз. Фотоны сталкиваются, порождая пары электронов и позитронов. Затем позитроны ускоряются электрическим полем плазмы, что приводит к формированию пучка позитронов в гигаэлектронвольтном диапазоне. Это открывает перспективы для образования материи и антиматерии, особенно субатомных частиц.
Моделирование также показало, что в этом процессе использование линейного процесса Брайта-Уилера, где позитронно-электронные пары создаются столкновением двух фотонов, может привести к ускорению позитронов. Это первое моделирование такого ускорения в релятивистских условиях. Процесс Брейта-Уилера, включающий аннигиляцию гамма-лучей и создание электрон-позитронных пар, представляет собой ключевой механизм превращения света в материю.
Важным выводом является то, что для данного процесса не требуется чрезвычайно высокой интенсивности лазера, как для нелинейных процессов. Это делает экспериментальную реализацию формирования материи более доступной. Надеемся, что предложение исследователей окажется успешным, открыв новые горизонты для проверки теорий, таких как теория темной материи, и возможно, для обнаружения новых физических явлений.
Ставьте лайки и подписывайтесь на мой канал, чтобы увидеть больше интересных публикаций․
